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基于Biot饱和多孔介质动力学理论,运用Laplace变换和波函数展开法,根据饱和土体与衬砌结构交界面的连续条件和衬砌结构内边界上的应力自由条件,得到饱和土中深埋圆柱形衬砌洞室对瞬态平面P波和SV波散射问题的解答,该解答可以退化成为饱和土中深埋圆柱形空穴或弹性夹塞物的情形,并很容易转换成为对稳态波散射的解.通过与已有的相关问题的解析解答进行对比,验证了该解答的正确性.同时利用Laplace逆变换的数值方法,给出了饱和土和衬砌中应力和位移场在时域内的数值解,通过算例,分析了衬砌厚度、刚度对衬砌内边界处应力集中因子的影响. 相似文献
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平面SV波在饱和土半空间中圆柱形孔洞周边的散射 总被引：3，自引：1，他引：2
在Biot饱和多孔介质动力学理论的基础上,利用Fourier—Bessel级数展开法,得到SV波在饱和土半空间中圆柱形孔洞周边的散射问题的解析解答。与已有相关问题的解析解答进行对比,验证了此解的正确性,并给出算例,分析了入射频率对柱面上的应力集中因子的影响。 相似文献
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采用波函数展开法给出了半空间中柱面SH波在圆形衬砌洞室周围散射的解析解,并对解答的精度进行了分析。通过数值算例分析了入射频率、波源与洞室的距离、洞室埋深、衬砌刚度等对洞室衬砌动应力集中因子的影响。研究表明,柱面波在地下衬砌洞室周围的散射与平面波情况有着显著的差别,衬砌动应力集中因子和波源与洞室的距离密切相关;柱面波在全空间衬砌洞室周围的散射与半空间情况有着显著的差别,半空间地表对动应力集中因子有着重要影响。 相似文献
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考虑土颗粒和孔隙流体的压缩性以及孔隙流体与土骨架之间的粘性耦合作用,采用修正的Biot模型,假定半空间表面不透水,得到了平面P1波(快压缩波)在半空间表面的反射P1波、P2波(慢压缩波)和SV波(剪切波)的幅值.采用大圆弧假定将半空间内圆形洞室的散射问题转化为大圆弧和圆形洞室的多重散射问题,运用波函数展开法将入射波、反射波以及半空间表面和洞室的散射波的势函数展开成Fourier-Bessel函数的无穷级数形式,由Graf加法定理得到同一坐标系下的势函数的表达式,根据半空间表面和洞室完全自由的边界条件得到了待定复系数的理论解.通过数值计算,着重分析了平面P1波垂直向上入射时无量纲入射频率和洞室埋藏深度等对洞室的动应力集中因子和半空间表面的归一化水平和竖向位移的影响. 相似文献
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以Biot饱和多孔介质动力学理论为基础,利用Fourier Bessel级展开法,给出了饱和多孔介质半空间中半球形凹陷地形对入射平面SV波散射问题的解析解.利用这一解析解数值计算地表位移幅值,分析入射角、入射波频率对地表位移幅值的影响,并与现存的单相介质情况下三维半球形凹陷问题解析解进行对比得出如下结论：(1)本文两相介质模型与单相介质模型有很大区别;(2)入射角、入射频率对场地表面位移分量有重要影响;(3)随着入射角、入射频率的增大,地表位移分布变得更复杂,且放大效应比单相介质模拟结果更加显著. 相似文献
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把波函数展开方法用于饱和多孔介质中波的传播的研究中,给出了不同土层界面条件（透水条件和不透水条件）下具有饱和土沉积层的圆弧形沉积河谷场地对平面SV波散射问题的解析解. 其中沉积谷软土场地用饱和多孔介质的Biot动力学理论模拟,半空间场地用单相介质弹性动力理论模拟. 对于入射角大于临界入射角时,产生的面波的波函数用有限Fourier级数展开,这种方法适用于较大的入射波频率范围,这是现存的数值方法所不能比拟的一大优点. 文中算例分析了入射波频率和入射角对地震地面运动的影响. 相似文献
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本文采用复变函数方法研究了稳态水平剪切波(SH波)在各向异性弹性半空间中任意形状孔洞上的散射及其对地面运动的影响.在变换空间中构造出自动满足各向异性半空间水平表面上应力为零的散射波函数,并根据孔洞表面应力为零的边界条件,采用最小二乘法求解散射波函数的系数.用介质的各向异性性质来模拟地质条件,给出了SH波作用下含圆孔、椭圆孔和方孔的各向异性半空间表面位移幅值的数值结果,并分析了介质特性、孔洞的形状、埋深、入射波波数及入射角度等因素对地面运动的影响规律.数值结果表明:介质的各向异性对含有孔洞的半空间表面的地表位移具有显著的影响;沿一定角度的入射波在某一频段内所引起的地表位移幅值比各向同性介质的可能要大,且随着孔洞埋深的增加,地表位移的幅值逐渐减小. 相似文献
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A problem of reflection and transmission of elastic waves at a plane interface between a uniform elastic solid half-space and a porous elastic half-space containing two immiscible fluids is investigated. The theory developed by Lo, Sposito and Majer for porous media containing two immiscible fluids is employed to find out the reflection and transmission coefficients. The incident wave is assumed to propagate through the uniform elastic half-space and two cases are considered. In the first case, a beam of plane longitudinal wave is assumed to be incident and in the second case, a beam of transverse wave is assumed to be incident at the interface. By taking granite as impervious elastic medium and columbia fine sandy loam containing air-water mixture as porous medium, reflection and transmission coefficients are obtained. By neglecting the inertial coupling coefficients, these coefficients are reduced to those obtained by Tomar and Arora using the theory of Tuncay and Corapcioglu. It is found that the inertial coupling parameters significantly affect the phase speeds and the amplitude ratios of the transmitted waves. 相似文献
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This paper presents an analytical solution for two-dimensional scattering and diffraction of plane P waves by circular-arc alluvial valleys with shallow saturated soil deposits. The solution is based on Biot's dynamic theory for saturated porous media, and derived by employing Fourier–Bessel series expansion technique. In this analysis, soil deposits in the circular-arc valley are modeled as saturated porous media based on Biot's dynamic theory, and the circular-arc valley is assumed to be imbedded in an infinite half-space, filled with elastic single-phase media. Numerical results from this solution show that the amplitudes of displacement at the surface of an alluvial valley are mainly relative to the angle of incidence, the dimensionless frequency of incident P wave, the degree of saturation and porosity of soil deposits, and the stiffness and Poisson's ratio of the solid skeleton of the soil deposits. Furthermore, the proposed solution is compared with the previous solution, in which the soil deposit was modeled as an elastic single-phase solid. 相似文献
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地下衬砌洞室对Rayleigh波的放大作用 总被引：8，自引：3，他引：5
本文利用波函数展开法,给出了半空间中圆形衬砌洞室引起的Rayle igh波散射问题的一个级数解,并通过对求解技术的改进,获得了高频解答。论文通过入射波长、洞室直径、衬砌刚度和埋置深度等参数分析,研究了地下洞室对Rayle igh波的放大作用。数值结果表明,地下洞室情况下地表位移幅值可以达到无洞室情况的2.6倍以上;多数情况下,柔性衬砌洞室情况地表位移幅值最大,无衬砌洞室情况次之,刚性衬砌情况最小。 相似文献
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Diffraction of obliquely incident waves by a cylindrical cavity embedded in a layered viscoelastic half-space 总被引：1，自引：0，他引：1
The three-dimensional harmonic response in the vicinity of an infinitely long, cylindrical cavity of circular cross-section buried in a layered, viscoelastic half-space is obtained when the half-space is subjected to homogeneous plane waves and surface waves impinging at an oblique angle with respect to the axis of the cavity. The solution is obtained by an indirect boundary integral method based on the use of moving Green's functions for the viscoelastic half-space. Numerical results describing the motion on the ground surface and the motion and stresses on the wall of the cavity are presented for obliquely incident P-, SV-, SH- and Rayleigh waves with different horizontal angles of incidence. 相似文献
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A closed-form wave function analytic solution of two-dimensional scattering and diffraction of incident plane SH-waves by a fl exible wall on a rigid shallow circular foundation embedded in an elastic half-space is presented. This research generalizes the previous solution by Trifunac in 1972, which tackled only the semi-circular foundation, to arbitrary shallow circular-arc foundation cases, and is thus comparatively more realistic. Ground surface displacement spectra at higher frequencies are also obtained. As an analytical series solution, the accuracy and error analysis of the numerical results are also discussed. It was observed from the results that the rise-to-span ratio of the foundation profi le, frequency of incident waves, and mass ratios of different media(foundation-structure-soil) are the three primary factors that may affect the surface ground motion amplitudes near the structure. 相似文献
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本文以饱水两相介质的土力学模型为研究对象,在假定两相介质为弹性介质条件下,采用了显式有限元法和透射边界进行了饱和弹性半空间动力响应问题的研究。为避免谐波输入初始间断的影响,文中提出了一个处理函数,并以弹性半空间为算例,对饱水介质和单相介质分别进行了在底边界P波垂直入射时的动力响应分析,验证了该处理函数的有效性和实用性。 相似文献
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弹性层状半空间中无限长洞室对斜入射 平面SH波的三维散射(Ⅱ) 数值结果与分析 总被引：1，自引：1，他引：0
以基岩上单一土层场地为例, 计算分析了在斜入射平面SH波作用下弹性层状半空间中无限长洞室附近的地表位移. 研究表明, 层状半空间中地下洞室对波的散射与均匀半空间情况存在显著差别. 层状场地由于考虑了场地自身的动力特性, 使得洞室附近地表位移幅值的空间变化更为复杂, 基岩与土层刚度比、 土层厚度对散射效应均有着重要影响. 随着基岩与土层刚度比的增大, 地表位移幅值整体上逐渐增大; 随着土层厚度的增大, 土层对地表位移幅值的影响逐渐减小. 在频域解答的基础上, 给出了层状半空间中洞室对斜入射SH波散射的时域解答, 并以Ricker波为例进行了数值计算. 相似文献
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平面P波在饱和半空间中洞室周围的散射(I):解析解 总被引：1，自引：0，他引：1
利用波函数展开法给出了入射平面P波在饱和半空间中圆形洞室周围散射问题的一个解析解。半空间假定为无粘性流体饱和介质,满足Biot理论。采用一种基于实验数据的孔隙率和模量之间的线性关系来确定Biot模型中的介质参数。解答考虑了透水边界和非透水边界两种情况。对边界条件进行了数值检验,结果表明,随着级数截断项数的增大,边界残量衰减很快。解答为进一步研究入射波频率和角度、边界渗透条件、孔隙率、泊松比等参数对散射的影响奠定了基础。 相似文献